组合便携式热和振动治疗装置的制作方法

专利名称：组合便携式热和振动治疗装置的制作方法
组合便携式热和振动治疗装置
背景技术：
对人体进行热敷可降低体液的粘度、使僵硬的肌肉放松、改善患病区域的血液流 动、有利于组织修复，以及为许多一般关节和肌肉疼痛的病患带来缓解的感觉。对于一些急 性损伤，立即冷敷可使疼痛变得麻木、使血管收缩并减轻炎症反应。热敷皮肤作为可以渗透 到更深组织内的方式，过去一直用于缓解肌肉和关节疼痛以及治疗某些炎症。在皮肤上敷 冷物料也一直用于类似的治疗，特别用于治疗例如关节炎等炎症反应。在皮肤上敷振动物 料也一直用于类似的治疗。在许多情况下，传统的加热装置利用在暴露于空气时氧化的化学制剂(例如，铁 粉制剂)来产生热。市售的热化学制剂产品主要为一次性热贴片类型，其可以是填充有放 热组合物的松散形成的织物。生成热的另一种方式是通过附接到电源的电加热元件。由于 治疗所需时间通常长于4小时，因此就电源而言，通常用于这些类型的装置的电源为墙壁 电插座或电池。其他化学加热装置包括那些将加热部分结合到织物中的产品，这些织物可适形或 被塑型以贴合身体的各个部位，例如膝部或背部，如美国专利No. 6，074，413中所示。在这 些情况下，整个产品(包括衣服和供热放热制剂材料)通常都是一次性的、一体的产品。不 能从此类一体产品中取出化学加热部分，因此整个装置被设计成在使用后丢弃。每一次使 用通常可持续6到12小时，并且使用者在M小时期间可使用2或3个这些产品。这些类 型的产品具有以下缺点松散的粉末制剂不能总是充分地与皮肤的各部分贴合，并且由于 织造或非织造织物表面与皮肤接触，因此不能完全将热传导到皮肤。其他类型的装置(如美国专利5，484，366中所示的那些)使用例如具有凝胶插件 容器的后束带举例说明了非一次性元件。在这样的装置中，凝胶插件必须手动再加热或冷 却，需要使用者更多的主动参与来重复使用。类似地，美国专利No. 6，416，534中所示的装 置使用具有柔性织物的后束带以及利用电热进行再加热的凝胶插件。该类型的装置也涉及 使用者的主动参与以及为了加热凝胶插件而引起的可能延迟时间。美国专利No. 6，074，413 涉及一种具有一个或多个热插件的一次性热背套，所述热插件包括多个加热单元，其中热 敷使用者背部的特定区域，以缓解疼痛。美国专利No. 5，605，144涉及一种具有小袋的加热 服，此小袋用于容纳空气活化的插入式化学加热插件。美国专利No. 5，484，366涉及一种有氧/综合训练束带。此训练束带的每一端都 具有带扣件的直条材料，从而使端部可以扣在一起以形成闭合束带。后背腰垫连接到束带 的后部主体。后背腰垫具有至少一个口袋，用于安装化学凝胶插件，由此使用者将在佩戴所 述束带时热敷腰部区域。凝胶插件可被加热或冷却至所需温度。美国专利No. 6，623，419 涉及一种治疗型后束带以及相关的制造方法。此束带包括固定到束带的磁体和热活性凝胶 材料。美国专利No. 5，179，942涉及一种腰垫式治疗型加热/冷却/空气束带。所述腰垫 在下背部具有一个口袋，该口袋能够接纳插件以产生热变化或提供空气以用于支撑。美国专利5，925，072涉及一种一次性弹性热插件，其中基于铁粉的放热组合物被 分为各个部分并集成到后束带中。在该组合物中，由于组合物与皮肤之间被织物隔层隔开，因此热导率并不理想。美国专利5，918，590涉及一种特定的加热单元装置，该装置包含基 于铁粉的放热组合物，其中限定了特定放热制剂和口袋填充体积。美国专利No. 6，146，342涉及具有多个随机致动的压力感应元件的按摩垫。此设 备通过使身体经受来自往复式柱塞的撞击来按摩身体。柱塞以平面排列固定在柔性垫中。 每个柱塞都具有可交替地使柱塞从柔性垫突出并缩回到柔性垫中的相关螺线管装置。电路 包括电源线和插头组件、串联布置在电源线和插头组件上的手动控件和随机向螺线管生成 操作信号的控制器。加热元件可任选地包括在柔性垫中，并具有设置在控件之间的合适控 制器。其他类型的装置(如美国专利No. 7，077，858中所示)包括那些使用柔性热交 换器利用电热来将冷却和加热试剂分布到皮肤的装置。美国专利No. 6，409，748涉及一 种具有可移除的凝胶插件的加热垫，所述凝胶插件能够提供快速的初始预热。美国专利 No. 4，846，176涉及一种热绷带，所述热绷带具有可紧贴皮肤放置以均勻加热或冷却接触的 皮肤区域的适形区。传统上也已经采用通过电池或插座提供电力的振动装置来缓解疼痛、放松紧张的 肌肉、缓解肌肉酸痛以及关节僵硬。还已经公开了这样的装置(如美国专利No. 7，147，610 所示)，该装置将按摩元件与加热元件结合以使得它们可方便地在单个装置中进行使用。 这样的装置体积过大、显眼，并且由于加热和按摩元件需要电能而需要使用外部电源(即 接线盒)。另外，虽然部件可重复使用，但是电元件往往不能清洗。公开的美国专利申请 2004/00拟886涉及一种用于缓解手和脚的疼痛和压力的治疗装置。此便携式装置为手或脚 提供热和振动治疗。

发明内容
本发明涉及一种紧密接触人体皮肤穿戴的装置，并且包括为人体皮肤提供振动和 热觉的方法、用于治疗人体肌肉酸痛和疼痛的方法、以及一种包括热插件的治疗装置。本发 明的热和振动插件、装置和方法对于处理肌肉和关节疼痛十分有效。本发明还涉及热和振动部件的组合，其用于穿戴在紧密接触人体皮肤的衣服中。 本发明还提供一种治疗装置，该治疗装置包括组合式热和振动插件以及衣服。本发明还提 供了用于治疗人体肌肉酸痛和疼痛的方法。本发明涉及一种用于局部施用在人体上的热装置，包括热插件，其包含热组合 物；振动装置，其将振动能传输到所述热插件并穿过所述热插件；以及电源，其容量能够为 所述振动元件提供电力达至少约10分钟至约12小时的最长持续时间。所述振动元件的最 大尺寸不大于约7厘米。另外，所述热装置为厚度不大于约10毫米的一体系统。所述热插 件可包含空气活化的放热粉末混合物。所述热插件还可在所述热插件的表面与皮肤之间维 持约3°C至约10°C的温度差至少约8小时。所述振动装置可至少部分地由电动马达提供电 力，所述电动马达可任选地以直流电工作。所述振动装置可优选地传输频率为约5HZ至约 IOOOHz的振动能。所述热插件可另外包括至少一个导热部件。此类导热部件利用硬度计测 量可具有大于或等于40的肖氏A硬度。所述振动部件的表面利用硬度计测量可具有大于 或等于40的肖氏A硬度。本发明涉及一种通过提供如上所述的装置来治疗人类患者的疼痛的方法，其中所述装置输送热和振动二者，所述热足以将皮肤表面温度升高到约39. 5°C至约42°C之间至 少约8小时，所述振动足以被所述患者感觉到至少约10分钟至最长约12小时。所述振动 可通过移除拉舌来激活，或者通过开关来激活，并且可由所述患者关闭。所述装置优选地在 输送振动时使所述患者基本上听不到声音。例如，所述振动输送时的响度可低于60分贝。本发明涉及一种通过向消费者提供如上所述的整装热装置连同可重复使用的包 裹物，来向所述消费者提供可穿戴的疼痛缓解疗法的系统，所述包裹物具有用于插入所述 整装热装置的口袋。在一个实施方案中，所述包裹物被成形为贴合特定身体部位，例如腰 部、膝部、腕部、颈部、肩部、肘部、踝部。本发明还涉及一种通过向消费者提供如上所述的装置来向所述消费者提供可穿 戴的疼痛缓解疗法的系统，所述装置已被整体地包含在一次性衣服中，所述一次性衣服包 括非织造织物。本发明还涉及一种通过穿戴如上所述的装置约1小时至约16小时，来治疗人体肌 肉酸痛和疼痛的方法。
具体实施例方式本发明的热和振动装置通常将穿戴在衣服中。合适的衣服包括束带、后束带、背 套、套袖、护膝、中袖、膝盖或手肘的护具或托架、颈套、颈袖、肩带背心、肩部护套、腕袖、护 腕、护踝套、护踝绷带、足托、袜子、手套、手支具或者其他通常用于固定关节的支撑物和托 架。合适的衣服还包括被设计为可附着到皮肤上的制品，例如贴片。此衣服可以是可重复 使用的，例如由可清洗织物(如尼龙氨纶织物)构成。或者，此衣服可以是一次性的，例如 由非织造材料构成。衣服优选地包括用于固定热和振动插件的口袋。此口袋优选地由可透 气的多孔织物构成，并且附于将紧邻皮肤穿戴的衣服表面。在一个具体实施方案中，口袋 形状与热插件的形状在轮廓上吻合。在将衣服设计为可附着到皮肤上的实施方案中，粘合 剂可以连续地涂覆在贴片型衣服的一个表面上，或者粘合剂可以不连续地涂覆在衣服的边 缘。粘合剂可被设计为可附着到皮肤上，或者可被设计为可附着到使用者衣物的内部。此 贴片型衣服可以制成类似套筒或套管的形状以便插入热插件，或者可以是附有口袋的扁平 织物。在一个实施方案中，贴片型衣服由一次性的可透气非织造织物构成。本发明描述了 一种一体系统。如本文所用，“一体”定义了具有集成的热插件和振 动元件的装置。本发明的热插件包括热活性部件和导热部件。出于本发明的目的(优选地包括治 疗目的)，热活性部件生成热或冷。导热部件提高所述热或冷的传输效率，从而改善使用者 的感受。在一个实施方案中，热插件可包括热活性组合物，所述组合物是在添加热或冷时活 化，从而生成热或冷的组分、材料或材料的组合、热填充组合物或其组合。在一个实施方案 中，热插件包括用于所述热活性组合物的封装件。此热插件可包括热组合物，所述热组合物可以是适用于产生或保持热，或者用于 维持低温(冷)的任何材料。在一个实施方案中，此热组合物发出高于人体皮肤表面温度 约rc至约10°C的热。在替代实施方案中，此热组合物维持低于人体皮肤表面温度约rc至 约20°C或50°C或最多100°C的温度。在一个具体实施方案中，此热插件包括热组合物，所述热组合物为发生放热反应的物质的混合物。例如，多种市售暖手袋和含有基于铁粉的混合物的治疗热产品，其在铁暴 露于空气中氧化时释放热。这些类型的系统在(例如)美国专利No. 5，918，590中有详细 描述。在本领域中已知，配制这些混合物要将至少约40°C的温度维持至少4小时，并且最多 24小时，例如至少约8小时，如至少约10小时，至少约12小时，或者至少约16小时。在另一个实施方案中，热插件包括热填充材料，所述热填充材料能够吸收微波能 并将这样的能量作为热能重新传输。合适的微波能保持填充材料包括大米、玉米、大麦、樱 桃核、基于淀粉的合成颗粒等。此类材料通常可在适当的热水平下保持约20至约60分钟。在另一个实施方案中，热插件包括电加热或电冷却的制品(例如，电阻加热器)、 或者基于热电的冷却和加热元件(例如，珀耳帖(Peltier)元件)。在某些实施方案中，通过插在人体皮肤与本发明热插件的导热部件之间的热电偶 测量的温度为 37°C、38°C、40°C、41 °C、45°C或 50°C。在另一个实施方案中，热插件包括液态的热组合物，其在所需温度下发生相变，例 如固化或凝胶化。当储存在例如冰箱中时，此材料固化并且维持低于约5°C的温度约20分 钟至约90分钟。在一个这样的实施方案中，通过插在人体皮肤与本发明热插件的导热部件 之间的热电偶测量的温度为5°C、10°C、20°C、25°C、30°C或35°C。在一个实施方案中，热插件是在约-20°C至20°C或在约0°C的温度下为固态的一 种材料或多种材料的组合。在一个实施方案中，热插件基本上不含可燃的、易燃的、或挥发 性的材料。如本文所用，“基本上不含”被定义为小于所述热插件的1重量％。可燃材料包 括(但不限于)诸如醇类(如乙醇、甲醇和丁醇)的燃料；或者诸如打火机油、煤油、灯油及 其混合物的燃料。在一个实施方案中，热插件包括封装件。用于热插件的可选封装件可为将热组合 物容纳在热插件内的任何材料。在一个实施方案中，封装件为由可透气的非织造织物构造 的小袋。在另一个实施方案中，封装件为用于容纳可冷冻液体的不透水的聚合物膜小袋。在 另一个实施方案中，封装件由纺织织物构成。在某些实施方案中，封装件为一个小袋，该小 袋具有由相对非导热织物形成的一个表面以及包括导热部件的第二表面。此导热部件的热导率为至少约1 OW/mK，例如至少约100W/mK，如约150W/mK至约 250W/mK。为了进行比较，一些代表性材料的热导率示出如下聚丙烯0. 12ff/mK不锈钢21W/mK铝221W/mK用于形成导热部件的合适的材料包括诸如铝、铜、银、钢的金属和铝、铜、银、钢的 金属合金及其组合；非金属导热材料，例如碳基材料，包括石墨、玻璃碳、导热塑料、聚合物、 橡胶，或者例如导热纺织物、复合材料、陶瓷及其混合物。任选地，这些导热部件可包含由上 述金属构成的金属丝或纤维，以使其更导热。优选地，导热部件与热组合物或者与空气和水 分不发生反应。在热插件包含通过微波活化的材料的实施方案中，此导热部件必须被相应地设 计。例如，在此实施方案的一个版本中，此导热部件包含非金属物质，例如陶瓷。在此实施 方案的另一个版本中，此导热部件包括塑性部分，此塑性部分具有不会将金属暴露于微波 的金属表面底。在此实施方案的又一个版本中，此导热部件可与热活性部件以及用于微波加热后将导热部件附接到热活性部件的工具(诸如粘合剂)独立包装。在某些优选的实施方案中，此导热部件的表面的一部分从热活性部件平面延伸并 高出热活性部件平面。在一些这样的实施方案中，凸起部分是圆形的。如本文所用，圆形定 义为椭圆形、半椭圆形、半圆形或圆形。在某些这样的实施方案中，导热部件的凸起部分比 热活性部件或此类热活性部件的封装件的表面高出约2毫米至约3厘米。有利地是，导热 部件的凸起部分在抵住皮肤时可提供按摩感。例如，当本发明的热插件以后束带的形式穿 戴时，导热部件的凸起部分与皮肤紧密接触，此凸起部分可提供手指的感觉，在穿着者运动 时按摩皮肤。在一个具体实施方案中，所有或部分导热部件可构造为围绕支撑元件旋转或 在承窝内旋转。在该实施方案中，所述导热按摩元件可以成形为圆柱形、球形、八面体、十二 面体或任何适当的可旋转形状。在更广泛的实施方案中，导热部件可以是多种形状，包括圆形、半球形、细长形、椭 球形、圆柱形、星形、蘑菇状或类似形状。根据本发明的实施方案，导热部件在人体界面处的 形状可以是平的或不平的，包括(但不限于)半球形、角锥形、圆锥形、凹型、凸型、突起状或 包含较小形状(例如半球形突出物)的阵列。在一些实施方案中，导热部件可在热活性部件表面上形成单连续层。例如，导热部 件可以是在其表面中具有深长的突出物的单片金属薄片。在一些其他实施方案中，导热部 件可不连续地布置在热活性部件的表面上。例如，导热部件可以是具有挖切部以改善热插 件的美观或透气性的单片金属薄片，或者导热部件可包括多个单独的金属部件，其单独地 附着到热填充组合物的封装件表面。在导热部件为单片金属薄片的实施方案中，金属薄片 的厚度可以为约0. 006mm至约0. 5mm，或者约0. Olmm至约0. 2mm。所述金属薄片可存在于 热插件的一个表面上、两个或更多个表面上，或者围绕整个热插件。在某些实施方案中，导热部件自身可形成热填充组合物的封装件的一部分。例如， 热填充组合物可以是封装在袋形结构中的粉末，该袋形结构的一个表面由多孔的非织造织 物构成，另一个表面包含金属导热材料，或者热填充组合物可以是封装在袋形结构中的可 冷冻液体或凝胶，该袋形结构的一个表面包含不透水的聚合物膜，另一个表面包含金属膜。在另一个这样的实施方案中，热插件可构造成使得导热部件的一部分与热填充材 料和封装件内部接触，而导热部件的另一部分突出穿过封装件中的开口，以形成外表面。导热部件可以是刚性的，或柔性且可压缩的。在利用导热部件传送按摩感的实施 方案中，导热部件的按摩元件优选地具有足够刚性，使得当按摩元件被压在皮肤上时可保 持其形状。导热部件的凸起部分可以是实心、中空或使用导热或非导热材料填充。在一个 实施方案中，所述导热部件的凸起部分的内表面接触热填充材料。在一个实施方案中，导热 部件使用金属颗粒填充。本发明的另一方面涉及用于治疗或处理人体疼痛，特别是肌肉或关节疼痛的方 法。由于长期以来热敷和按摩都被认为是处理疼痛的有效方式，因此在导热部件至少有一 部分表面凸起而高出热活性部件平面的实施方案中，本发明的热插件为将热觉和按摩感传 送给使用者提供了途径。与提供热敷和按摩的其他方法相比较，本发明的方法有利地是便 携的、可穿戴的并且持久的，并且需要使用者出力最少。本发明热插件的按摩作用的又一个有益效果是感觉提示，可以提醒使用者该产品 正在工作。感觉提示可提高治疗方法的患者顺从性。一种这样的用法包括将本发明的热插件与皮肤紧密接触(经由衣服或贴片)穿戴约1至约16小时。例如，使用者可穿戴此热插 件约4小时至约8小时，或约8小时至约12小时，或约8小时至约16小时，从而在进行工 作或休闲活动的同时为患病的肌肉或关节提供热。在本发明热插件的治疗使用中，导热部件与使用者身体接触，可直接接触皮肤，或 者通过使用者穿着的衣物或衣服接触身体。同时，此导热部件与热插件接触。此导热部件 用于从热插件向人体有效地传递或再分配热或冷。另外，当直接施用到皮肤上时，导热部件 在身体或皮肤上产生不均勻的热感觉，使得与导热部件直接接触的身体或皮肤区域相对于 相邻区域具有更强的热觉或冷觉。在一个实施方案中，导热元件基本上不含活性炭，例如活性炭少于导热部件填充 物的0. 1重量％。在一个实施方案中(未示出)，由导热部件的凸起部分形成的内腔用能够延长保 持热的时间的物质填充，例如热珠、封装水、蜡、相变材料、陶瓷、沙石、谷物、大米、小麦、玉 米等。即使在热活性部件内部的化学制剂停止输送或产生热之后，填充在导热部件内部的 能够延长保持热的时间的物质可继续再释放或吸收热一段时间。另外，在热活性部件内部 的化学制剂偶尔过热的情况下，所述物质能够吸收多余的热，从而提供保护以防止过热。极为有利地，导热部件凸起部分的周围空间可用于汗水的去除和蒸发，并形成不 接触任何工具或不被任何工具覆盖的身体或皮肤区域。另外，输送到身体的热对比度可非 常大，从而传递热和传递冷的导热部件可彼此紧邻。这还在没有由于热传递引起显著的热 能损失的情况下实现。在一个实施方案中，所述热插件为热包。每个热包的导热部件数量可以是一个至若干个。在一个实施方案中，6个至30个 或更多个导热部件安装在热包上。在一个实施方案中，导热部件的宽度尺寸为约5毫米至 约50毫米，例如约7毫米至约20毫米。在一个实施方案中，导热部件的高度尺寸为约5毫 米至约50毫米，例如约7毫米至约20毫米。在导热部件形状为半球形的实施方案中，直径与部件宽度相等，为约5毫米至约 50毫米，例如约10毫米至约30毫米。在该实施方案中，半球形部件的半径与高度相等，为 约2. 5毫米至约25毫米，例如约5毫米至约20毫米。在一些实施方案中，导热部件可通过部件内部空间的体积限定。在某些实施方案 中，导热部件的内部体积可为约0. 01毫升至约50. 00毫升，例如约0. 03毫升至约33. 00毫 升，例如约0. 10毫升至约2. 00毫升。在不止一个导热部件存在于装置中的一个实施方案中，所有导热部件的高度均相 同，而在另一个实施方案中，一些导热部件较高，而另一些则较低，例如第一部分的导热部 件为约5毫米至约10毫米高，而第二部分为约10毫米至约15毫米高，可选的第三部分为 约15毫米至约20毫米高。 在一个实施方案中，用肖氏A硬度计测量，导热部件的表面比皮肤表面硬。本文所 用的术语“硬度计”指的是量度以及仪器本身。在该实施方案中，导热部件的表面的硬度大 于或等于40肖氏A硬度，或者大于或等于80肖氏A硬度。 热装置可为适用于紧邻人体皮肤穿戴的任何形状和尺寸，并且可以可冲切的任何 形状和尺寸进行商业性生产。例如，热插件可为圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形等。在一个实施方案中，热装置的至少一个尺寸为约1英寸至约30英寸。在一个具体实施 方案中，该装置的热插件具有三角形形状，宽为约2英寸至约6英寸，总长为约2英寸至约 12英寸。在一个具体实施方案中，该装置的热插件具有六边形形状。在某些实施方案中，热装置可以是基本上平的，装置的厚度在约2毫米至约30毫 米的范围内，并且插件的其他尺寸在约M毫米至约720毫米的范围内。振动按摩元件可以是任何振动机构，包括在转子上设置有偏置重物的电动马达、 起停电动马达、以前后方式运行的线性马达、压电振动器、螺线管振动器、基于空气或水泵 浦的振动器、充气式柔性脉动球或者本领域已知的其他振动器类型。本文所用的术语“振动，，指的是关于或相对于平衡点或起始点的机械振荡。振荡 可以是周期性的(如钟摆的运动)、无规则的、或脉动的(具有可变的停顿和脉冲周期以及 可变的振幅)。如本文所用，振动旨在为可取的。例如，音叉、木管乐器中的簧片或扬声器纸盆的 运动为各种装置的恰当功能所必要的可取振动。在某些类型的装置中，振动是不可取的，会 浪费能量，并且会产生不需要的噪声。例如，电动马达和引擎或者任何机械装置在运行时的 振动通常是不需要的。此类振动可由旋转部件的不平衡、不均勻的摩擦、齿轮齿的啮合等引 起。对这些装置进行仔细设计通常可将不需要的振动降至最低。声学和振动学紧密相关。声波和压力波由结构(例如，声带)的振动产生，压力波 可产生结构(例如，耳鼓)的振动。因此，减少从装置传出的噪声大多数情况下通过减小相 关振动来实现。在本发明的情况下，可取的是增加振动，而不会增加听得见的不可取的声
曰°振动的传统定义被分为自由振动或受迫振动。如本文所用，“自由振动，，，发生在 用初始输入起动机械系统，然后使其自由振动时。此类型的振动的例子有将秋千上的孩子 向后拉然后放开，或者敲击音叉使其鸣响。然后机械系统将按照其一个或多个固有频率振 动，并衰减至零。如本文所用，受迫振动被定义为施加于机械系统上的交替的力或运动。此类型的 振动的例子包括洗衣机由于不平衡而摇动、运输工具振动(由卡车引擎、弹簧、道路等引 起)、或者地震时建筑物的振动。在受迫振动中，振动的频率是所施加的力或运动的频率，但 是振动的幅度极大地依赖于机械系统本身。在本发明的一个实施方案中，振动元件可为自由振动系统。在一个实施方案中，振 动元件可为受迫振动系统。在另一个实施方案中，振动元件可为受迫振动和自由振动的组 合。在一个实施方案中，受迫振动系统和自由振动系统的组合包含谐振元件，例如音叉、音 杆、音片、轴上的旋转偏心块、谐振腔等，所述谐振元件由受迫振动或旋转输入激励，然后允 许其自由振动或旋转。在振动停止之后，再次进行激励，然后允许其衰减。这样，在从动能 到势能的转换中能量守恒，从而使力最大化并使输入能量守恒，这在由便携电池供电的实 施方案中是可取的。有两种实现振动按摩感的方式。如本文所用，“振动按摩”在一个实施方案中利用 直接作用系统来传送，在第二实施方案中利用耦合系统来传送。直接作用系统的实施方案包括原动力，例如在直线轴承上附接有偏心连杆的线性 马达、螺线管或回转马达，所有这些均以其大致垂直于身体的轴线取向。致动器被约束在一个端部，而另一端部与皮肤或身体接触并压在皮肤或身体上。约束端可通过机械手段固定， 例如带、束带、粘附、手压、或者诸如椅背或坐垫的外表面。向致动器提供周期性或无规则的 输入(可使用各种波形，例如正弦波、方波、三角波以及振幅和周期无规则的波形)，从而导 致进出(或者伸出-缩回)运动。耦合振动系统是本文所述的第二类实施方案。可利用物理学和振动分析课本中引 用的典型的质量-弹簧-阻尼模型容易地想象其功能。在此类型的系统中，振动元件提供 受迫激励，且人体成为弹簧-质量-阻尼系统的一部分。通常，人体相当于模型的弹簧和粘 滞阻尼器以及附加质量。在此实施方案中，人体或皮肤表面为阻尼器。阻尼器遇到与振动 元件的移动质量的速度成比例的力。阻尼之所以被称为粘滞的是因为其以物体在流体中的 效果为模型。在一个实施方案中，皮肤遇到与连续振动过程中移动的质量的反作用力相等 的力。按摩感这样实现将移动质量机构倚靠身体约束，由此，阻尼效应导致力作用在皮 肤上。在优选的实施方案中，热插件为耦合元件。本文中的耦合元件是指通常将移动或振 动的至少一些传输给身体的元件。也就是说，耦合元件至少部分地介于振动元件和身体之 间。耦合元件与身体直接接触。耦合元件本身不产生振动，但是其由于连接到振动元件而 振动。在某些优选实施方案中，导热突出物为振动波提供通道以从装置传播到皮肤，从 而产生振动感。在耦合振动系统的一个优选实施方案中，采用轴上附接有偏心块的回转马达。偏 心块绕马达轴线的旋转产生振动器效果，旋转速度决定振动频率。马达和偏心块优选地容 纳于机罩中，以使旋转构件免受干扰。可通过调节或选择下面参数来调整力的大小偏心块 的速度(振荡频率)大小、块相对于中心线的偏置程度、以及移动块的量。马达轴线的取向 可垂直于或平行于皮肤表面。系统的操作的质量、几何形状和频率可被优化以利用谐振效 应，谐振效应将有利地放大输入频率以实现更高的振幅和按摩力。当马达的旋转速度匹配 马达的谐振频率、质量以及外壳结构时，产生谐振效应。振动系统的例子包括市售的振动元件，例如带有偏心重物的低压直流电(dc)马 达，其被设计用于诸如移动电话、电动牙刷、玩具汽车和按摩器的商业产品。它们可从诸如 Panasonic、Matsushita、Shicoh 禾口 Jin long Machinery 的供应商处商购获得。振动元件 与热插件位于一处，并且优选地具有小尺寸，以便不显眼地穿戴在使用者的身体上。振动元 件的尺寸的合适长度不超过约7cm，例如不超过约2cm，合适的深度不超过约1cm，例如不超 过约0.5cm。在一个实施方案中，振动部件被包含到导热部件中。在一个实施方案中，用肖 氏A硬度计测量，振动部件的表面比皮肤表面硬。本文所用的术语“硬度计”指的是量度以 及仪器本身。在该实施方案中，振动部件的表面的硬度大于或等于40肖氏A硬度，或者大 于或等于80肖氏A硬度。在一个实施方案中，电源包含在热装置内，其容量能够为振动元件操作提供动力 至少约20分钟，例如至少约30分钟。优选地，电源为小尺寸，以便被方便地容纳且不显眼 地穿戴在使用者的身体上。在某些实施方案中，电源可为单次使用电池，例如基于本领域已 知的任何化学组成(包括锰-锌、金属氢化物、锂、锂离子、锂聚合物和其他已知的电池化学 组成)的纽扣电池形或圆柱电池形或扁平袋封装电池。根据所采用的马达，电池的电压可在1伏至3伏至12伏的范围内。电池容量被选择为如上所述提供振动元件的足够长的操 作时间。合适的电源可包括一次电池和二次(可再充电)电池、燃料电池、碳氢化合物燃料 电池、印刷电池和插入电源。在一个实施方案中，用于振动部件的电源必须具有足够的能量 密度，以使得振动部件振动最多达8小时，例如最多达10小时，例如最多达12小时。在一个实施方案中，可通过为电路配备电源来激活振动元件。在某些实施方案中， 如本领域所已知的，这可通过取出分隔两个触点的拉舌，从而使电路闭合并激活振动元件 来实现。这防止在装置的运输和储存期间发生电导通，而在由使用者取出时允许电导通。在 某些其他实施方案中，振动元件的激活可通过基于磁体的致动器来实现，例如通过电开关 的磁敏感接近开关，或者类似的电路激活元件。在一个实施方案中，振动元件或热装置还可 任选地包含时间控制器，该时间控制器在预设的时间过去之后(例如在20分钟或30分钟 之后，或在1小时之后)将关闭振动。在另一个实施方案中，振动元件可具有从中央振动源 连接的延伸部分，其在装置的一部分表面上或在装置的整个表面上输送振动感，这可作为 增加皮肤上的振动感的表面积的一种手段。这些延伸部分可作为指状物或板存在。在振动 源与所述延伸部分之间可实现谐振，以增加总振动的力或者调节振动的频率。在某些实施方案中，与热插件的操作时间相比，振动元件可操作相对短的时间。在 一个具体的实施方案中，振动元件在操作的开始20分钟至30分钟输送振动，然后停止。短 期的振动可增强热敷的感知效果，特别是在热插件到达其最高温度之前帮助放松僵硬的肌 肉。在一个实施方案中，振动元件与热插件的时间比率为1 50或1 25或1 10或 1 5。在某些实施方式中，可取的是将来自振动元件的噪声水平降至最低。噪声水平取 决于振动频率、使用者皮肤或机罩所提供的阻尼；振动元件的质量以及回转马达上的偏心 块所经过的偏心距离。在某些实施方式中，装置在输送振动时患者基本上听不到声音。在 这些实施方案中，振动频率优选地低于约150Hz，例如低于约20Hz，然而也可使用最高约 10，OOOHz的更高的频率，因为噪声在一定程度上通过被封装且与吸声软组织接触的振动元 件和加热元件减弱。振动的优选振幅和频率范围被选择为提供可选的患者缓解并且提供低成本、微型 的振动器。优选地，可在皮肤表面处感觉到振动，但是患者基本上听不到声音。在一个实施 方案中，频率为约IHz至约1，000Ηζ，在另一实施方案中，为约5Hz至约1，000Ηζ，在另一实 施方案中，为约IHz至约IOOHz。在装置的表面上测得的振动刺激的峰到峰振幅在0. Imm至 1mm，最多至15mm的范围内。人的听觉系统对约20Hz至20，OOOHz左右的最大值范围内的 频率敏感，但听力范围随着年龄而降低。在此范围内，人耳对1，OOOHz至5，OOOHz之间的频 率最敏感，这很大程度上是由于耳道的谐振和中耳中的听小骨的传递功能。振动元件的一 个可取的功能是不向使用者产生可听得到的干扰。由Fletcher和Mimson利用头戴式耳机首次测得等响曲线(1933)。根据他们的 研究，将刺激强度IOdB增量上的各种频率的纯音呈现给听者。针对各频率和强度，还将 1000Hz的基准音呈现给听者。调节基准音，直到其被感知到的响度与测试音相同。响度是 心理学上的量值，其难以测量，因此Fletcher和Mimson将他们在许多测试对象上获得的结 果取平均，以得到合理的平均值。基于这些研究，发现人的听力灵敏度在IOOHz以下急剧下 降。
在一个优选实施方案中，来自振动元件的噪声在1英尺距离处(相当于人类对话 的距离)的响度优选地低于60dB，例如在1英尺距离处低于50db或低于20db。电源的电压被选择为是安全的并且为振动元件提供足够的电力。通常，此电压为 1. 5V至3V，在某些实施方案中最高达12V DC。
权利要求
1.一种用于局部施用在人体上的热装置，包括a)热插件，所述热插件包含热组合物；b)振动装置，所述振动装置将振动能传输到所述热插件并穿过所述热插件；以及c)电源，所述电源的容量能够为所述振动元件提供电力达至少约10分钟至约12小时 的最长持续时间；其中所述振动元件的最大尺寸不大于约7厘米；并且所述热装置为厚度不大于约10毫 米的一体系统。
2.根据权利要求1所述的热装置，其中所述热插件包含空气活化的放热粉末混合物。
3.根据权利要求1所述的热装置，其在所述热插件的表面与皮肤之间维持约3°C至约 10°c的温度差至少约8小时。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述振动装置包括电动马达。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述电动马达以直流电工作。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述振动装置传输频率为约5HZ至约IOOOHz的振 动能。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述热插件另外包括至少一个导热部件。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述导热部件具有大于或等于40的肖氏A硬度。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述振动部件的表面具有大于或等于40的肖氏A硬度。
10.一种治疗人类患者的疼痛的方法，包括向所述患者提供根据权利要求6所述的 装置，其中所述装置输送热和振动二者，所述热足以将皮肤表面温度升高到约39. 5°C至约 42°C之间至少约8小时，且所述振动足以被所述患者感觉到至少约10分钟至最长约12小 时。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述振动通过移除拉舌来激活。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述振动通过开关来激活，并且可由所述患者 关闭。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述装置在输送振动时使所述患者基本上听不到声音。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述振动输送时的响度低于60分贝。
15.一种向消费者提供可穿戴疼痛缓解疗法的系统，包括向所述消费者提供根据权利 要求1所述的整装热装置连同可重复使用的包裹物，所述包裹物具有用于插入所述整装热 装置的口袋。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述包裹物被成形为贴合特定身体部位，所述 身体部位选自腰部、膝部、腕部、颈部、肩部、肘部、踝部。
17.一种向消费者提供可穿戴疼痛缓解疗法的系统，包括向所述消费者提供根据权利 要求1所述的装置，所述装置已被整体地包含在一次性衣服中，所述一次性衣服包括非织 造织物。
18.一种用于治疗人体肌肉酸痛和疼痛的方法，包括穿戴根据权利要求1所述的装置 约1小时至约16小时的时间周期。
全文摘要
本发明涉及一种可重复使用的疼痛缓解治疗装置，例如束带；以及具有一个或多个导热部件的一次性热装置，所述导热部件从所述装置的内表面延伸出，并且能够从一次性或可重复使用的插件传递热、冷和振动。
文档编号A61F7/02GK102137650SQ200980134893
公开日2011年7月27日 申请日期2009年9月2日 优先权日2008年9月3日
发明者H·S·索登, L·B·克里克桑诺夫, R·L·罗宾逊 申请人:麦克内尔-Ppc股份有限公司